NREL將激光3D打印技術(shù)應(yīng)用于海洋能源研究，開(kāi)發(fā)高自由度8軸打印系統(tǒng)

2025年8月19日，南極熊獲悉，美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL) 正在Flatirons 園區(qū)使用新型激光金屬 3D 打印機(jī)加速海洋能源創(chuàng)新。3D打印技術(shù)正在幫助研究人員快速設(shè)計(jì)、建造和測(cè)試能夠承受極端海洋沖擊力的零部件原型。

美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）機(jī)械工程師保羅·默迪（Paul Murdy）說(shuō)道：“與塑料相比，金屬部件可以承受5到10倍的力。這種耐用性對(duì)于海洋能源設(shè)備至關(guān)重要，這些設(shè)備利用波浪、洋流和潮汐等運(yùn)動(dòng)發(fā)電——如果完全利用這些能量，能夠滿足美國(guó)高達(dá)60%的電力需求?！?/div>

到目前為止，開(kāi)發(fā)全尺寸海洋原型既昂貴又耗時(shí)。新型打印機(jī)改變了這一現(xiàn)狀。NREL 研究工程師 Casey Nichols 說(shuō)道：“我們?cè)谑褂眯⌒蜋C(jī)器進(jìn)行快速成型和增材制造方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。但擁有一臺(tái)更大的 3D 打印機(jī)讓我們能夠進(jìn)行更大規(guī)模的研究?！?/div>

這套由田納西州One-Off Robotics公司定制的新系統(tǒng)擁有八個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，能夠創(chuàng)建復(fù)雜的幾何形狀。它能夠制造長(zhǎng)達(dá)一米的近乎全尺寸的結(jié)構(gòu)，使用高達(dá)2500°F（約1377攝氏度）的激光將不銹鋼熔化成精確耐用的層。

尼科爾斯說(shuō)：“利用這項(xiàng)技術(shù)，我們可以彌合從高級(jí)幾何形狀的概念設(shè)計(jì)到實(shí)際零件生成和測(cè)試之間的差距，將計(jì)算機(jī)模型轉(zhuǎn)化為物理實(shí)驗(yàn)?！?/div>

除了海洋能源，這款打印機(jī)還支持多個(gè)行業(yè)的研究，包括航空航天、海軍艦艇、熱水器和制藥。NREL 內(nèi)部團(tuán)隊(duì)已開(kāi)始使用它，將開(kāi)發(fā)周期從九個(gè)月縮短至幾天。NREL 研究員查爾斯·坎登說(shuō)道：“在實(shí)驗(yàn)室采用我們的新型快速成型機(jī)之前，我們的團(tuán)隊(duì)通常需要等待長(zhǎng)達(dá)九個(gè)月才能獲得一個(gè)金屬部件。有了這樣的系統(tǒng)，幾天之內(nèi)就能拿到那個(gè)部件。”

對(duì)Murdy來(lái)說(shuō)，重點(diǎn)依然在于材料。他解釋道：“我們需要使用金屬，因?yàn)樗鼈儚?qiáng)度高、耐腐蝕?！彼膱F(tuán)隊(duì)正在為不同的海洋環(huán)境定制不銹鋼部件，從平靜的海床到充滿活力的河床。

通過(guò)這項(xiàng)投資，NREL 將 3D打印定位為加速海洋能源技術(shù)的重要工具，同時(shí)也提升了美國(guó)在航空航天、航運(yùn)等領(lǐng)域的制造能力。